JP4485099B2

JP4485099B2 - 土壌浄化工事の事前評価法

Info

Publication number: JP4485099B2
Application number: JP2001164413A
Authority: JP
Inventors: 伸也宮地; 幸夫高木; 武史野邑
Original assignee: Cosmo Oil Co Ltd; Petroleum Energy Center PEC
Current assignee: Cosmo Oil Co Ltd; Japan Petroleum Energy Center JPEC
Priority date: 2001-05-31
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2021-05-31
Also published as: JP2002355664A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有機物含有土壌のバイオレメディエーション法による浄化工事に際し、工事対象の土壌がバイオレメディエーション法に適しているか否かを事前に評価するための方法、及びこれに用いる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
土壌の汚染は極めて重要な問題であり、平成３年には「土壌の汚染に係る環境基準」（Ｈ３環境庁告示第４６号）が定められている。それにもかかわらず土壌の汚染はさらに進んでおり、汚染土壌の対策は緊急課題となっている。
【０００３】
揮発性有機化合物等の有機物による汚染土壌の浄化は「埋立処分」と「浄化」に大別される。埋立処分は高価であり、さらに土壌を再利用できず、埋立処分場が逼迫していることからも「浄化」処理が求められている。有機物含有土壌の浄化手段としてバイオレメディエーションがある。この方法は、基本的に土壌微生物の汚染分解能力を利用する方法であることから、安価かつ安全であり、期待されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バイオレメディエーション法は、処理による効果が事前に予測し難いという問題がある（「バイオレメディエーション」シュプリンガー、フェアラーク東京（株）出版、1997. 7. 10発行）。これに対しては、通常小規模な浄化試験を実施して、効果を確認するという方法が採用されている。バイオレメディエーションによる浄化能力は、浄化対象である土壌に含まれている汚染物質の種類と濃度及び土壌に含まれている微生物の種類と濃度によって決まるため、対象土壌ごとに固有の能力である。従って、事前評価法は、その対象土壌を用いて行う必要があり、固相処理法では、通常２〜６ヶ月を必要とする。このように事前評価だけで２〜６ヶ月を要するために、実際の浄化工事と併せると、バイオレメディエーション法による浄化工事は４ヶ月〜１年という長期間を要するという欠点があった。
従って、本発明の目的は、固相処理法を用いたバイオレメディエーション法による土壌浄化工事に際して、短期間で効果を確認できる事前評価方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明者は、工事対象土壌から採取した土壌を水スラリーとし、これを通気撹拌して浄化度を測定したところ、短期間で浄化が進行し、この浄化度と固相処理法による浄化度とが良好な相関関係にあること、さらに、当該方法を浄化工事の事前評価法として採用すれば、浄化工事期間を大幅に短縮できることを見出し、本発明を完成するに至った。また、この土壌スラリーの浄化装置として、送気管と排気管を備えたドラム状槽体を、底部となる壁部が定置しないように回転する装置を用いれば、浄化が効率良く進行することを見出した。
【０００６】
すなわち、本発明は、固相処理法を用いた有機物含有土壌のバイオレメディエーションによる浄化工事前に、工事対象土壌から採取した土壌の水スラリーを通気撹拌して当該土壌の浄化度を測定することを特徴とする当該浄化工事の事前評価法を提供するものである。
また本発明は、工事対象有機物含有土壌から採取した土壌の水スラリーを通気撹拌して当該土壌の浄化度を測定して事前評価した後、当該土壌を固相処理法によりバイオレメディエーションすることを特徴とする有機物含有土壌の浄化工事法を提供するものである。
【０００７】
さらに本発明は、槽体内の土壌スラリー中に通気するための送気管及び排気管を備えた、底部となる壁部が定置しないように回転するドラム状槽体と、該槽体を回転せしめる駆動装置とを配設したことを特徴とするスラリー化した有機物含有土壌のバイオレメディエーションによる浄化装置を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の事前評価法は、工事対象土壌から土壌を採取して水スラリーとし、次いでこれを通気撹拌して土壌の浄化度を測定することにより行われる。
【０００９】
汚染土壌を掘削して大きな固形分を除き、水を加えてスラリー状にしてスラリーバイオリアクターで処理するスラリー処理法は、汚染土壌のバイオレメディエーション法の一つとして知られているが、この方法が固相処理法の事前評価に使用できることはもちろんのこと、スラリー処理法による浄化度と固相処理法による浄化度との間に相関関係があることは全く知られていなかった。
【００１０】
まず工事対象となる土壌は、本発明の浄化工事が、バイオレメディエーション法、すなわち、土壌中の微生物の力を利用して汚染物質を分解除去し、土壌を元の状態に回復させる技術であることから、微生物により分解される物質、すなわち有機物を含有する土壌である。ここで、有機物としては、油及び油成分等の石油系炭化水素；ジクロロメタン、ジクロロエタン、ダイオキシン類、ポリ塩化ビフェニル類、テトラクロロエチレン、トリクロロエチレン等に代表される塩素系脂肪族化合物や塩素系芳香族化合物；クレオソート油、ナフトール等の防腐剤；フェノール類；界面活性剤；アクリルアミド等が挙げられる。
【００１１】
採取する土壌の量は、処理する装置の大きさにもよるが１〜２０kgが十分である。採取した土壌に水を加えてスラリー状とする。加える水の量は、土をスラリーにできる量であればよいが、土壌１重量部（乾燥重量）に対して０．１〜１０重量部、特に０．４〜２重量部が好適である。
【００１２】
次に土壌の水スラリーを通気撹拌する条件としては、２０〜４０℃の温度で、通気量は試験土壌の水スラリー１Ｌに対して０．０５〜１Ｌ／min（特に好ましくは０．１〜０．５Ｌ／min）、撹拌数は試験土壌の水スラリーが混合される条件であれば制限を受けないが、本発明装置を例に説明すれば、槽体の外周における線速度として５〜６０ｍ／min（特に好ましくは６〜２０ｍ／min）が好ましい。
【００１３】
土壌の浄化度としては、対象有機物質濃度を測定すればよく、その測定手段は対象有機物質によって異なる。例えば油分の場合には、試料からｎ−ヘキサン、アセトン、ジクロロメタン、四塩化炭素等の有機溶媒により油分を抽出した後に、抽出液をガスクロマトグラフィーや赤外分光光度計等を用いて測定することができる。この際の測定方法は米国環境保護庁ＳＷ−８４６メッソド８０１５Ｂ、８２６０Ｂ、８２７０Ｃ、８４４０、９０７１Ｂ法等に従って実施することができる。また、スラリー状態の試料を直接バイアル瓶に採取して密閉し、そのヘッドスペースを分析しても良い。さらに油分の詳細な分析として、飽和分、芳香族分、レジン分、アスファルト分の分析を行っても良く、この際には石油学会規格（JPI-5S-22-83）、米国環境保護庁ＳＷ−８４６メッソド３６３０や伊永らの報告（伊永隆史ら、分析化学、Vol.48, No.6, p.631-636, 1999）に記載の分画方法により各成分を分けた後に上記の分析方法により定量することができる。また、その他必要に応じて有機物の分解の指標となる炭酸ガス分析、微生物数の分析、遊離のアンモニア態窒素や硝酸態窒素濃度の分析、pH、電気伝導度の分析等を行ってもよい。
【００１４】
本発明の事前評価法は、浄化度がほぼ飽和した時点で終了すればよい。この時点で浄化度が目的とする浄化度に達していなければ、この土壌は通常のバイオレメディエーション法では十分浄化できないので、他の方法を採用することになる。一方、この時点で浄化度が目的とする浄化度に達していれば、この土壌は固相処理法を用いたバイオレメディエーション法による浄化工事をすればよい。
【００１５】
本発明の事前評価法によれば、７日間〜２週間で浄化度がほぼ飽和する。そして、この結果は、固相処理法により２〜６ヶ月間浄化を行った後の浄化度と良く一致する。従来の事前評価法は、実際の工事と同じ方法、すなわち固相処理法により行っていたのであるから、事前評価だけで２〜６ヶ月間要していたことになる。してみると、本発明による事前評価法によれば、従来法の１／４〜１／８の期間で評価できることがわかる。さらに、本発明の評価法で評価した後に浄化工事を行えば、全工期が２〜６ヶ月間短縮できることになる。
【００１６】
固相処理法によるバイオレメディエーション法としては、有機物含有土壌に通気、撹拌及び／又は栄養源の添加をして浄化する方法が挙げられる。ここで通気の手段としては、土壌を０．５〜１０ｍの深さ掘削し、０．５〜３ｍの高さに積み上げる手段が挙げられる。撹拌及び／又は栄養源の添加は必要に応じて行うのが好ましい。ここで栄養源としては、微生物の生育に必要な無機塩、微量金属やpH緩衝剤、保湿剤、酸化マグネシウム、分解誘導剤（例えばトリクロロエチレンの分解におけるメタンなど）等が挙げられる。
【００１７】
本発明の事前評価法に用いる装置としては、槽体内の土壌スラリー中に通気するための送気管及び排気管を備えた、底部となる壁部が定置しないように回転するドラム状槽体と、該槽体を回転せしめる駆動装置とを配設した装置が好ましい。
【００１８】
本発明装置を図面と共に説明する。
図１において、１０は送気管で、槽体３０内の土壌スラリー中に通気するためのものであり、全体がスラリー７０中に浸っていてもよく、図１のようにスラリー７０中に送気管の先端部のみが浸っていてもよい。
【００１９】
２０は排気管であり、槽体内のスラリー面よりも上部にあればよい。送気管１０及び排気管２０は、ロータリージョイント６０を介して着脱自在に固定されているのが好ましい。
【００２０】
３０はドラム状槽体であり、その形態としては底部となる壁部が定置しないように回転できる形態であればよいが、円筒体が好ましい。ここで「底部となる壁部が定置しないように回転する」とは、槽体が円筒体の場合には円周方向に回転することをいう。このように回転することにより、槽体内のスラリー７０が効率良く撹拌される。撹拌羽根等を使用する場合には、土壌中に石などの粗大物を含む場合に、粗大物の沈殿による撹拌不良や装置の破損を引き起こす可能性があり、これらを事前に分別する必要がある。本装置では撹拌羽根等を使用しないので土壌中に石等があっても装置が破損することがなく、良好に撹拌を行うことができる。また、槽体３０は固定具５０により床等に固定されているのが好ましい。
【００２１】
４０は槽体３０の回転架台であり、当該回転架台を駆動装置８０、例えばモーターにより回転させることにより槽体３０が回転する。
【００２２】
本発明装置においては、槽体３０内に土壌スラリーを投入し、モーター８０を駆動せしめると、その駆動力が回転架台４０を介して槽体３０が円周方向に回転する。すると、槽体３０内の土壌スラリーが撹拌される。なお、この装置は事前評価だけでなく浄化工事にも使用可能である。
【００２３】
【実施例】
実施例１
（１）１０Ｌ容のスラリーリアクター（図１）に試験土壌（油分含有土壌）を２〜３kg添加し、水を３００〜１２００mL加えてスラリー化した。また、栄養源として硝酸アンモニウムを４．８ｇ、燐酸二水素一カリウムを０．１ｇ、燐酸一水素二カリウムを０．４ｇ加えた。２５℃、通気量０．４Ｌ／min、撹拌速度２０rpm（槽体の外周で１３．８m／min）で反応させた。
【００２４】
（２）上記（１）の土壌を約０．５ｍの高さに積み上げ、固相処理によるバイオレメディエーション法による浄化工事を行った。固相処理によるバイオレメディエーションでは、土壌２０kgあたりに硝酸アンモニウムを４８ｇ、燐酸二水素一カリウムを１ｇ、燐酸一水素二カリウムを４ｇ加え、１週間ごとに切返しを行うことにより酸素を供給した。
【００２５】
（３）試験期間中にスラリー中の土壌の一部を採取し、土壌油分、油分組成等の各分析を行った。土壌油分の分析は以下の手順で行った。約３ｇの試料を５０mLのガラス製遠心沈殿管に採取し、シリカゲル（６０−２００メッシュ）１０ｇと良く混和した。次いで、ジクロロメタン２０mLを加えて３０分間振とう抽出し油分の抽出を行った。得られた抽出液を米国環境保護庁ＳＷ−８４６８０１５Ｂ法記載の軽油相当油分量（DRO；Diesel Range Organics）の分析方法に従ってガスクロマトグラフィー分析を行い油分含有量を求めた。
さらに、溶媒抽出を必要としない分析方法として、試料である水スラリー３ｇを容量２０mLのバイアル瓶に採取し、密閉した後に８５℃で３０分間加熱し、そのヘッドスペースを上記の分析と同様にガスクロマトグラフィー分析を行った。本方法は、短時間での分析が可能であり、本発明の事前評価法と組み合わせることにより、その有用性を高めることができる。油分組成の分析は、上記と同様に溶媒抽出した油分をイヤトロスキャンＭｋ５（ヤトロン社製）用いて油分組成の分析を行った。排気炭酸ガスの分析はリアクターからの排気ガスを直接炭酸ガス分析計（DEX-1562-1型、エイブル社製）により測定した。含水比等の土壌性状の分析は地盤工学会基準に従って行った。
【００２６】
（４）油分を含む土壌Ａ（礫質土、含水比５０％）について行った結果（土壌油分）を図１に示す。本発明の事前評価法（図２Ａ）においては、水スラリーの濃度を含水比１００％として評価を行った結果、７〜１５日で浄化度がほぼ飽和していた（１２００mg／kg→１６０mg／kg）。これに対し、固相処理法（図２Ｂ）においては約６０日後に浄化度がほぼ飽和した（１２５０mg／kg→１３０mg／kg）。
【００２７】
（５）油分を含む土壌Ｂ（砂質土、含水比２０％）について行った結果（土壌油分）を図３に示す。その結果、本発明の事前評価法（図３Ａ）においては、水スラリーの濃度を含水比４０％として評価を行った結果、７〜１５日で浄化度がほぼ飽和していた。これに対し、固相処理法（図３Ｂ）においては約５０日後に浄化度がほぼ飽和した。
【００２８】
（６）油分を含む土壌Ｃ（礫質土、含水比２４％）について行った結果（土壌油分）を図４に示す。その結果、本発明の事前評価法（図４Ａ）において、水スラリーの濃度を含水比１００％として評価を行った結果、１０〜１４日で浄化度がほぼ飽和していた（８２００mg／kg→６６０mg／kg）。また、図４Ｂには、試料の水スラリーから直接ヘッドスペース分析を行った結果を示す。これに対し、固相処理法（図４Ｃ）においては約１８０日で浄化度がほぼ飽和した（８１００mg／kg→８６５mg／kg）。
また、本発明の事前評価を行った際の排気炭酸ガス濃度分析、土壌油分の組成分析を実施した結果、炭酸ガスが０．１〜０．３％（v/v）の濃度で測定され、微生物による浄化が有効に作用すること、飽和分、芳香族分共に約９０％が浄化されることを事前に評価することができた。また、土壌油分の組成は、本発明の事前評価法と固相処理法とで良好な相関関係が認められた。
【００２９】
（４）〜（６）の結果から明らかなように、本発明事前評価法によれば、固相処理法による浄化結果を固相処理法の１／４〜１／８の期間で正確に評価できることがわかる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の事前評価法を採用すれば従来の評価法に比べて１／４〜１／８の期間で正確に固相処理法による浄化結果を評価できるので、バイオレメディエーション法による土壌浄化工事の工期を大幅に短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明浄化評価装置の概略断面説明図である。
【図２】本発明事前評価法（Ａ）と固相処理法（Ｂ）による浄化度の推移を示す図である。
【図３】本発明事前評価法（Ａ）と固相処理法（Ｂ）による浄化度の推移を示す図である。
【図４】本発明事前評価法（溶媒抽出→ガスクロ分析の結果：Ａ、ヘッドスペース分析の結果：Ｂ）と固相処理法（Ｃ）による浄化度の推移を示す図である。
【符号の説明】
１０：送気管
２０：排気管
３０：ドラム状槽体
４０：回転架台
５０：固定具
６０：ロータリージョイント
７０：スラリー
８０：駆動装置

Claims

固相処理法を用いた有機物含有土壌のバイオレメディエーションによる浄化工事前に、工事対象土壌から採取した土壌の水スラリーを通気撹拌して当該土壌の浄化度を測定することを特徴とする当該浄化工事の事前評価法。
固相処理法を用いた有機物含有土壌のバイオレメディエーションが、有機物含有土壌に通気、撹拌及び／又は栄養源の添加をして浄化する方法である請求項１記載の事前評価法。
工事対象有機物含有土壌から採取した土壌の水スラリーを通気撹拌して当該土壌の浄化度を測定して事前評価した後、当該土壌を固相処理法によりバイオレメディエーションすることを特徴とする有機物含有土壌の浄化工事法。
固相処理法によるバイオレメディエーションが、有機物含有土壌に通気、撹拌及び／又は栄養源の添加をして浄化する方法である請求項３記載の浄化工事法。
槽体内の土壌スラリー中に通気するための送気管及び排気管を備えた、底部となる壁部が定置しないように回転するドラム状槽体と、該槽体を回転せしめる駆動装置とを配設したことを特徴とするスラリー化した有機物含有土壌のバイオレメディエーションによる浄化装置。